⽬前主要的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、三元材料、磷酸铁锂等⼏种。其中磷酸铁锂的橄榄⽯结构，具有先天性的结构稳定特性，特别是在安全性和循环性能等⽅⾯具有⽆可⽐拟的优势，被⼴泛应⽤于多个领域。 磷酸铁锂电池⽰意图
⽬前市场上销售的磷酸铁锂产品不同批次性能相差⽐较⼤，⽽采⽤“两步法”的⽣产⼯艺，则具有⽣产过程稳定、所制备的产品振实密度⾼、⽐表⾯积⼩等特点。
磷酸铁锂的“两步法”⽣产⼯艺流程图
根据对⽣产⼯艺的研究，产品⼀致性差主要跟原材料的控制、烧结⼯艺以及产物的后续处理⼯艺有关。
磷酸铁锂的烧结及设备
磷酸铁锂的烧结分为预烧和第⼆次烧结，相对于磷酸铁锂制备的第⼆步烧结⼯艺，第⼀步预烧⼯艺更加困难，主要是因为：
（1）在预烧过程中，物料反应会产⽣⼤量的氨⽓、⼆氧化碳和⽔蒸⽓，这种混合废⽓会对炉膛材料和加热元件产⽣腐蚀作⽤，⽓味刺⿐，不允许直接排放。 （2）物料在100℃以上就必须严格控制氧含量⼩于10×10–5，以防⽌⼆价铁氧化，要求炉体加热时密封良好。
（3）为使物料充分反应，⼀是对预烧的温度均匀度有要求，⼀般控制在±5℃左右；⼆是装料不能过厚过密，防⽌内部反应不完全，废⽓排出受阻。
（4）预烧⼯艺要求物料反应完成后，快速升温⾄600℃左右，然后在尽可能短的时间内降到室温出炉。
⽬前，磷酸铁锂材料的制备已从最初的间歇式设备（如⽓氛保护钟罩炉、⽓氛保护箱式炉等）发展为连续性设备。例如：推板窑、钢带炉、回转窑等。在磷酸铁锂⽣产中，氧含量和⽔含量是必须要稳定控制的，虽然回转窑密闭性好，但是排⽓不好，窑炉内容易累积⽔蒸⽓，这些⽔蒸汽不可避免地会扩散到⾼温还原区，并会消耗产品中的碳，因此采⽤回转窑设备很难将产品做稳定，相对⽽⾔，推板窑和钢带炉⽐较适合作为磷酸铁锂的煅烧设备。
真空炉
真空炉
磷酸铁锂真空焙烧炉
结构包括炉腔体和炉门，炉腔体内部设有真空空⽓抽⽓⼝，炉腔体炉壁从内⾄外设有加热层、降温层、保温层、炉外壁。
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优势：温度场均匀；⽆⽓氛污染；⽆氧化；⽣产成本低。
缺点：在抽真空时，低密度的合成原料粉末容易被抽出，造成浪费，污染炉膛及连接管道；预烧反应⽣成的⽓量⼤，很难及时排出。
管式回转炉
回转窑炉
优势：连续⽣产，产量⼤。
缺点：炉管内部摩擦因素不同，不同颗粒粉末在炉内的运动轨迹也不同，物料在炉内分布不均，带的热量⼤⼩不⼀且⾏程各有长短，造成炉管内不同位置点的温度差异，影响材料的性能。并且在⾼温下粉末容易粘附在炉管内壁，出现粉末粒度不均匀情况。
bootstrapping氮⽓循环厢式炉
氮⽓循环厢式炉⼯作原理图
特点：现场运⾏表明，该设备稳定可靠。单台成本40万元，保温功率25kW，年维修费⽤低于1000元。在炉体结构、制造成本、⽣产费效⽐上都具有很⼤的优势，它甚⾄可作为磷酸铁锂的后道烧结设备使⽤。
推板窑炉
磷酸铁锂材料的性能很容易受到材料组分结构的影响，为了防⽌⼆价铁的氧化并实现连续⽣产，磷酸铁锂的煅烧合成中多采⽤氮⽓⽓氛进⾏保护。
全⾃动⽓氛保护锂电池材料烧结推板窑炉
个体工商户税收定期定额征收管理办法氮⽓推板炉的机械结构：
采⽤全新液压推进机构的氮⽓保护推板炉主要由置换⽓室、炉膛温区、回推滚道、液压推进系统、密封装置、⽓氛管路、⽔路、电⽓控制柜组成。整个设备控制系统为⾃动运⾏，只需把需烧结的磷酸铁锂粉料置于滚道上，设备⾃动将粉料送进⽓室置换，置换完毕后送进炉膛进⾏⽓氛保护烧结，最后在
计量好的⼯艺时间内⾃动把烧成的粉料送出炉膛，且出炉的粉料温度在50℃以下，保证粉料出炉后不被空⽓氧化。
氮⽓推板炉的控制系统：
窑炉的控制系统由温度控制系统，液压控制系统，炉膛⽓氛控制系统和计算机数据采集系统四⼤部分组成。
推板炉控制系统结构
氮⽓推板炉的主要特点：
（1）控温采⽤先进的PID控制算法仪表，温度控制精度⾼，减⼩了炉膛温度的波动。
（2）炉膛氧含量控制在20×10-6以下。
反垃圾邮件系统
（3）设备采⽤液压系统控制推进速度，速度平滑稳定，有效地解决了电动推杆推⼒过⼩的不⾜。
（4）设备在保温过程中能耗较低，保温功率只有满功率的50%左右。
（5）整个推进系统⾃动运⾏，可以连续放料和出料，能保证产量。
（6）计算机全程记录各个温区参数、推进速度，记录炉⼦运⾏状态，以便查询。
（7）窑炉⽣产时为全⾃动运⾏，检修时候可以切换到⼿动运⾏。
钢带窑炉
连续式带式合成钢带炉
官学清特点：
•⽆⼈⼯⼲预，铺料均匀，温度场稳定；
•⽆⾈⽫装料⽆烧结或还原死⾓，⽓氛均匀；
•温度控制精确，分布均匀，质量稳定可靠；
巨大奇迹•⾃动化程度⾼，减少劳动强度，节约⼈⼯成本；
•钢带传热快，接近钢带物料层过热，出现物料垂直⽅向加热不均匀现象，可通过调节铺料厚度与控制带速等⼯艺参数来解决；
•采⽤⼆段式合成时，Fe2+不容易被氧化，基本⽆杂相，产品均⼀，性能稳定可靠。
磷酸铁锂部分烧结设备⽐较
参考资料：
戴煜.低碳经济下新能源动⼒电池材料装备发展趋势
李争，罗永亮.⼀种新型磷酸铁锂预烧设备–氮⽓循环厢式炉
黄晨，李柳芽.新型全⾃动氮⽓推板炉在磷酸铁锂烧结中的应⽤
邓龙征.磷酸铁锂正极材料制备及其应⽤的研究
湖南顶⽴科技有限公司、中国电⼦科技集团公司第四⼗⼋研究所
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